[发明专利]用包含两种以上的二羰基取代的1-烯烃单元的化合物交联的乳液聚合物

说明书

公开的是一种新型组合物，其包括通过包含至少两种1,1‑二酯‑1‑烯烃化合物的残基的化合物而交联的乳液聚合物和制备这些组合物的方法。进一步公开的是包含所述组合物的涂层和使用所述组合物作为涂层的方法。

技术领域

公开的是一种新型组合物，其包括通过包含至少两种1,1-二酯-1-烯烃化合物的残基的化合物而交联的乳液聚合物和制备这些组合物的方法。进一步公开的是包含所述组合物的涂层和使用所述组合物作为涂层的方法。

背景技术

水性涂料，特别是由乳液聚合物形成的那些，非常广泛地用于建筑涂料应用中并且在工业应用中迅速获得市场份额，在北美和欧洲已经实现了非常显著的市场渗透。水性涂料工业由于几个关键原因正在寻找新的交联化学。乳液聚合物涂料中可接受的挥发性有机化合物(VOC)水平的降低要求乳液聚合物具有低的玻璃化转变温度以促进在涂布时充分成膜。低玻璃化转变温度固有地导致具有低的或不足的机械性能的涂层。与乳液聚合物反应并桥接相邻聚合物链的交联化学可以恢复或提高机械性能，从而使得低VOC涂料成为高性能体系。然而，已知的交联体系具有几个固有的缺陷。许多仅在升高的温度下起作用(或固化)，排除了它们在室外或室温应用中的使用。其它物质，如多异氰酸酯，被认为是固有危险的，降低了它们的吸引力。乳液聚合物的许多其它应用，如非织造织物用粘结剂、粘合剂、橡胶和塑料增韧剂以及混凝土添加剂也将受益于交联。

因此，在工业中存在非常强烈的未满足的需求，即提供用于乳液聚合物的交联化学，其提供室温或低温固化，不具有多异氰酸酯的有害性质，保持足够的贮存期，并提高涂料性质。

需要的是用于制备涂料组合物的水性涂料组合物，其可以很好地交联而不需要有问题的催化剂并且使用相对温和的条件。还需要由这种组合物制备的涂层，其展现出提高的特性，如挠性、对基材的粘附性、铅笔硬度、耐溶剂性、耐磨耗性、耐紫外辐射性、耐高温酸碱性、耐燃料性。需要制备涂层的方法。

发明内容

公开的是组合物，其包括具有聚合物链的聚合物，所述聚合物链由具有不饱和基团和亲核性官能团的单体或具有不饱和基团的单体和具有不饱和基团和亲核性官能团的单体的混合物制备，其中所述聚合物链通过包含两种以上的1,1-二羰基-1-烯烃基团的化合物而交联。聚合物链选择性地可以为分散在水中的包含亲核性官能团的任何聚合物，诸如聚烯烃分散体、醇酸树脂分散体、聚氨酯分散体和环氧系分散体等。具有期望的基团的官能聚合物还可以通过二异氰酸酯与羧化二醇的阳离子聚合、缩合聚合、加成聚合以制造羧化聚氨酯、上述任何的机械分散体(如EAA的分散体)、和如马来酸化聚烯烃或丙烯酸接枝聚合物等后官能化聚合物的分散体而制备。所述聚合物链通过使包含两种以上的1,1-二羰基-1-烯烃基团的化合物的烯烃基团与聚合物链的亲核性基团反应而交联。亲核性基团可以为与1,1-二羰基-1-烯烃的烯烃基团反应的任何亲核性基团。示例性亲核性基团包括羟基、羧酸、胺、苯甲酸、磺酸酯和硫酸酯等。当至少部分中和时，酸变为亲核性的。因此，当完全中和或去质子化时，酸为亲核性的。可接受的中和水平为在该水平下可以实现可接受的交联水平的中和水平。可接受的交联水平为如本文所述的固化涂层提供所需特性或如本文所述的亲核性基团的量的水平。所述聚合物可以包含约0.1重量％以上的所述包含亲核性官能团的单体或约0.1重量％以上的所述包含亲核性官能团的单体。聚合物可以包含约0.1重量％至约20重量％的所述包含亲核性官能团的单体。所述组合物可以包含所述组合物的约0.1重量％以上或约2重量％以上的包含两种以上的1,1-二羰基烯烃基团的化合物。所述组合物可以包含所述组合物的约2重量％～15重量％以上的包含两种以上的1,1-二羰基烯烃基团的化合物。低于0.1％时，由所述组合物制备的涂层的性能的改善不明显。至多15重量％时，由所述组合物制备的涂层的性能显示出显著的改善。